Nanostrukturierte Geopolymere: Können wir aus der Vergangenheit für die Zukunft lernen?

Während man für die Herstellung herkömmlicher Baustoffe wie Zement oder Gips auf primäre Rohstofflager angewiesen ist, können für die Produktion alkalisch aktivierter Bindemittel kommunale Restmassen oder industrielle Nebenprodukte wie Aschen, Schlacken oder Stäube genutzt werden – ein aktiver und nachhaltiger Beitrag zur Schonung natürlicher Ressourcen. Die Erhärtung anorganischer Binder erfolgt durch eine alkalieninduzierte Reaktion von aluminiumhaltigen Silikaten (Alumosilikate). Da dieser bis heute noch nicht vollständig entschlüsselte Prozess oft mit der Polymerisation von Kunststoffen verglichen wird, hat sich die Bezeichnung »Geopolymere« für die Produkte etabliert.

Ob ägyptische Pyramiden oder antike Skulpturen tatsächlich aus Geopolymeren bestehen, ist seit vielen Jahren Gegenstand wissenschaftlicher Diskussion: So führt Prof. Joseph Davidovits, der als einer der Pioniere der Geopolymer-Forschung gilt, eindrucksvolle Argumente und Beispiele an, um zu belegen, wie die Ägypter Geopolymere zum Bau der Pyramiden eingesetzt haben. Sie sollen künstliche Sandsteine hergestellt haben, die kaum von natürlich entstandenen zu unterscheiden sind. Bis heute lässt sich diese Theorie allerdings weder beweisen noch widerlegen.

Geopolymere oder alkalisch aktivierte Binder weisen spezielle Eigenschaften auf, die einen Einsatz als Baustoff nahelegen: Im Vergleich zu Beton können höhere Werte für die Festigkeit erreicht werden. Die meisten bisher getesteten Produkte weisen eine sehr hohe Resistenz gegenüber Säuren auf und verfügen über einen sehr hohen Frost-Tau(salz)-Wechsel-Widerstand. Damit eignen sich alkalisch aktivierte Baustoffe besonders gut für den Außenbereich (z. B. als Fassadenplatte) sowie den Einsatz in chemisch stark beanspruchten Bereichen (z. B. Abwasserrohre). In Australien wurden bereits Landebahnen und Deckenteile von öffentlichen Gebäuden aus diesen Baustoffen angefertigt.